基于STM的智能家居檢測控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)報(bào)告計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告（ 2015 2016 學(xué)年 第 一 學(xué)期） 課程名稱： project4 班 級(jí)： 電子1201 學(xué) 號(hào)： 14021201 姓 名： 李凌鋒 指導(dǎo)教師： 李義豐 2015 年 12 月- 20 -一、 總體設(shè)計(jì)11.1系統(tǒng)功能及框圖11.1.1上位機(jī)11.1.2單片機(jī)系統(tǒng)11.1.3 LED21.1.4風(fēng)扇21.1.5溫度采集21.1.6 wifi模塊21.2 通信協(xié)議方案31.3實(shí)時(shí)溫度采集方案3二、 硬件設(shè)計(jì)32.1 STM32最小系統(tǒng)42.2 DS18B20溫度采集52.3 LED驅(qū)動(dòng)62.4風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)6三、 軟件設(shè)計(jì)73.1上位機(jī)程序73.

2、1.1上位機(jī)控制83.1.2 LED控制93.1.3風(fēng)扇控制93.1.4溫度監(jiān)測103.2下位機(jī)程序123.2.1主函數(shù)123.2.2 LED顯示123.2.3串口通信133.2.4定時(shí)器設(shè)置153.2.5 PWM輸出163.2.6 DS18B20設(shè)置16四、 總結(jié)17五、 參考文獻(xiàn)18課程設(shè)計(jì)題目： 基于STM32的智能家居檢測控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的與任務(wù)：智能家居是通過簡單的操作實(shí)現(xiàn)對(duì)家居的管理以提升家居便利性、舒適性的一種方式。本設(shè)計(jì)的主要功能是使用戶能夠在一定距離內(nèi)以無線的方式控制設(shè)備的開關(guān)、工作模式、工作功率等以及監(jiān)測實(shí)時(shí)室溫和室溫變化。內(nèi)容和要求： 根據(jù)設(shè)計(jì)目的完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求1、 通過

3、不同的按鈕控制設(shè)備工作在不同的模式2、 通過在用戶界面上的簡單操作實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備工作功率的調(diào)節(jié)3、 實(shí)現(xiàn)設(shè)備的定時(shí)開關(guān)4、 上位機(jī)顯示實(shí)時(shí)室溫以及溫度變化曲線 本設(shè)計(jì)的硬件電路較簡單，主要是上位機(jī)與下位機(jī)的程序設(shè)計(jì)，難點(diǎn)在于上位機(jī)與下位機(jī)的通信協(xié)議設(shè)置以及下位機(jī)對(duì)硬件設(shè)備的控制。1、 總體設(shè)計(jì)1.1系統(tǒng)功能及框圖 本設(shè)計(jì)功能主要是對(duì)風(fēng)扇、LED兩個(gè)設(shè)備的控制以及通過溫度傳感器采集溫度實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測。上位機(jī)和下位機(jī)通過wifi模塊實(shí)現(xiàn)一定距離內(nèi)的無線通信。上位機(jī)向下位機(jī)發(fā)送命令，下位機(jī)接受命令并直接控制各設(shè)備，然后向上位機(jī)返回一定的信息（下圖箭頭方向表示數(shù)據(jù)流動(dòng)方向）。圖1-1 總體框圖1.1.1

4、上位機(jī)使用PC作為上位機(jī)，上位機(jī)控制軟件由基于WinForm的C#編寫。首先，相比較VB.Net而言，C#支持無符號(hào)整數(shù)，這對(duì)于需要頻繁與下位機(jī)交換正整數(shù)信息的上位機(jī)軟件而言是必須的；其次，VB 對(duì)大小寫不敏感，而C#是大小寫敏感的，對(duì)于習(xí)慣使用C語言編程的人而言C#更合適；最后，C#書寫的代碼比VB平均短小20%。綜合考慮，本設(shè)計(jì)采用的編程語言是C#。1.1.2單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)使用的是STM32F103RCT6。首先，STM32使用3.3V電壓供電，本設(shè)計(jì)采用的wifi模塊也使用3.3V供電，相比較5V供電的51單片機(jī)而言，省去了電平匹配電路；其次，本設(shè)計(jì)需要輸出不同占空比的PWM波以控制設(shè)

5、備的功率，STM32有2個(gè)16位的6通道高級(jí)控制定時(shí)器，最多6個(gè)通道可用于PWM輸出，符合設(shè)計(jì)要求。1.1.3 LED該綠色LED用來模擬可由單片機(jī)直接控制的小功率設(shè)備，有三種工作模式。模式一：以1s為周期進(jìn)行亮滅模式二：以2s為周期進(jìn)行亮滅模式三：常亮1.1.4風(fēng)扇 風(fēng)扇工作需要較大的電流，無法使用單片機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，因此在單片機(jī)與風(fēng)扇之間加入驅(qū)動(dòng)電路以提高單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力。該風(fēng)扇用來模擬無法直接用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)的大功率設(shè)備。該風(fēng)扇可以根據(jù)上位機(jī)的設(shè)置按一定的功率進(jìn)行工作。LED(紅)用來指示風(fēng)扇的功率。1.1.5溫度采集 傳感器使用的是溫度傳感器DS18B20。DS18B20是美國Dallas半導(dǎo)

6、體公司的新一代數(shù)字式溫度傳感器，它具有獨(dú)特的單總線接口方式，即允許在一條信號(hào)線上掛接數(shù)十甚至上百個(gè)數(shù)字式傳感器，從而使測溫裝置與各傳感器的接口變得十分簡單，克服了模擬式傳感器與微機(jī)接口時(shí)需要的A/D轉(zhuǎn)換器及其他復(fù)雜外圍電路的缺點(diǎn)，而且，可以通過總線供電，由它組成的溫度測控系統(tǒng)非常方便，而且成本低、體積小、可靠性高。DS18B20的測溫范圍-55+125最高分辨率可達(dá)0.0625，完全符合本設(shè)計(jì)的要求。1.1.6 wifi模塊 本設(shè)計(jì)使用了兩個(gè)wifi模塊。一個(gè)與電腦通過串口相連，一個(gè)與下位機(jī)通過串口相連。兩個(gè)wifi模塊直接通過無線傳輸串口送來的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)流通如下所示：圖1-2 數(shù)據(jù)流通1.2

7、 通信協(xié)議方案上位機(jī)向下位機(jī)發(fā)送的控制信息大部分是0100的數(shù)字，要區(qū)分這些數(shù)字是作用于哪個(gè)設(shè)備的控制信息就需要設(shè)計(jì)上位機(jī)與下位機(jī)的通信協(xié)議。方案一：上位機(jī)在發(fā)送數(shù)字指令前先將數(shù)字轉(zhuǎn)換成字符串，在該字符串前加上標(biāo)志位，下位機(jī)接收到該字符串后去除標(biāo)志位，并將剩余字符串轉(zhuǎn)化為數(shù)字。方案二：上位機(jī)在發(fā)送數(shù)字指令前先發(fā)送字符指令，通過不同的字符指令使得下位機(jī)中對(duì)應(yīng)的標(biāo)志位置位，其余標(biāo)志位復(fù)位，再發(fā)送數(shù)字指令。下位機(jī)根據(jù)各標(biāo)志位的狀態(tài)分辨出該數(shù)字指令是作用于哪個(gè)設(shè)備。方案一不需要開辟內(nèi)存空間設(shè)置標(biāo)志位，代碼量較少，上位機(jī)編程簡單，但下位機(jī)對(duì)字符串的處理難度較大。方案二代碼量大，需要的內(nèi)存空間較大，但編程

8、思路簡單明了，易于實(shí)現(xiàn)。綜合考慮，本設(shè)計(jì)使用方案二。1.3實(shí)時(shí)溫度采集方案上位機(jī)實(shí)時(shí)溫度曲線的繪制需要實(shí)時(shí)采集溫度以更新用于繪制曲線的數(shù)組。方案一：使用下位機(jī)的定時(shí)器，以1s為周期向上位機(jī)發(fā)送實(shí)時(shí)溫度值。方案二：使用上位機(jī)的timer控件，以1s為周期想下位機(jī)發(fā)送請(qǐng)求，利用下位機(jī)的串口中斷獲取實(shí)時(shí)溫度值。下位機(jī)定時(shí)器的初始化配置和開啟與關(guān)閉較為復(fù)雜，且新增一個(gè)定時(shí)器中斷也會(huì)影響下位機(jī)的工作性能。相比較而言，上位機(jī)的timer控件使用較簡單，而且獲取實(shí)時(shí)溫度使用的是下位機(jī)的串口中斷，不必新增中斷源。綜合考慮，本設(shè)計(jì)使用方案二。2、 硬件設(shè)計(jì) 硬件電路由STM32最小系統(tǒng)、DS18B20溫度采集、

9、LED驅(qū)動(dòng)、風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)這四個(gè)部分組成。下圖為硬件原理圖。圖2-1 硬件原理圖2.1 STM32最小系統(tǒng)最小系統(tǒng)是一個(gè)可以正常啟動(dòng)和運(yùn)行的單片系統(tǒng)，該系統(tǒng)中任何部件都是完全必要的，缺一不可的。在微處理器其他所有的設(shè)計(jì)中，都包含這個(gè)最小系統(tǒng)。最小系統(tǒng)的復(fù)雜程度，表明了該處理器的單片化程度。圖2-2 最小系統(tǒng)圖2-2是一個(gè)最小系統(tǒng)圖，圖中包括電源、時(shí)鐘和復(fù)位電路。（1） 電源：STM32F1xx系列采用低電源工作，電源工作范圍是2.03.6V，常規(guī)設(shè)計(jì)一般選用3.3V電源。（2） 復(fù)位控制：復(fù)位控制雖然十分重要，但設(shè)計(jì)一般都很簡單。本設(shè)計(jì)采用按鍵復(fù)位。（3） 時(shí)鐘：時(shí)鐘是微處理器最重要的部分，時(shí)鐘的來

10、源是振蕩器。在STM32F1xx系列產(chǎn)品中，其芯片內(nèi)嵌一個(gè)8MHz的RC振蕩器，在芯片上電復(fù)位以后，這個(gè)RC振蕩器首先起振，為系統(tǒng)提供時(shí)鐘源。但是芯片內(nèi)部的RC振蕩器精度不高，在需要高精度時(shí)鐘的場合還必須使用外部振蕩器。本設(shè)計(jì)中需要實(shí)現(xiàn)異步通信，因此需要外接振蕩器以提供高精度時(shí)鐘。STM32F1xx系列有兩個(gè)外部振蕩器接口。A. 系統(tǒng)主時(shí)鐘外部振蕩器接口系統(tǒng)主時(shí)鐘是系統(tǒng)除看門狗以外所有功能的時(shí)鐘。這個(gè)時(shí)鐘既可以選內(nèi)部RC振蕩器作為時(shí)鐘源，也可以外部接一個(gè)時(shí)鐘源。本設(shè)計(jì)中使用外部8MHz的時(shí)鐘源而不使用內(nèi)部RC振蕩器以提高精度。B.系統(tǒng)輔助時(shí)鐘外部振蕩器接口輔助時(shí)鐘作為看門狗的時(shí)鐘源，也可以選作

11、實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC的時(shí)鐘源。驅(qū)動(dòng)輔助時(shí)鐘的振蕩器也有兩個(gè)，一個(gè)是內(nèi)部32kHz的RC振蕩器，另一個(gè)是外部32.768kHz的振蕩器接口。本設(shè)計(jì)中外接一個(gè)32.768kHz的晶體振蕩器以提供精確輔助時(shí)鐘。2.2 DS18B20溫度采集DS18B20的信號(hào)線接在PA0口，接收單片機(jī)的指令并向單片機(jī)返回所測溫度值。圖2-3 溫度采集上圖表明DS18B20與單片機(jī)的連接。2.3 LED驅(qū)動(dòng) LED1即上述的具有三種工作模式的LED，LED0與風(fēng)扇共同受一個(gè)IO口控制，用以指示風(fēng)扇的工作功率。圖2-4 LED驅(qū)動(dòng)LED采用共陽連接，LED正極與上拉電阻相連，負(fù)極與IO口相連。2.4風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇用在原理圖中用

12、DS3表示。雖然風(fēng)扇與LED0共同受一個(gè)IO口控制，但風(fēng)扇功率較大，無法使用IO口直接驅(qū)動(dòng)，需要增加驅(qū)動(dòng)電路?？刂颇K工作原理：當(dāng)單片機(jī)控制端加低電平時(shí)，三極管Q2導(dǎo)通，這時(shí)Q2的上端，也就是C極被系統(tǒng)拉到0V左右，這時(shí)MOS管Q1的G極為0V，所以此時(shí)MOS管的DS端不會(huì)導(dǎo)通。當(dāng)單片機(jī)控制端加高電平時(shí)，三極管Q2不導(dǎo)通，這時(shí)Q2的上端，也就是C極電位為Vcc-R9兩端的壓降，電流穿過R8后被穩(wěn)壓管D3穩(wěn)壓在5V，則此時(shí)MOS管的G極電壓為5V，所以MOS管導(dǎo)通，負(fù)載工作。圖2-5 風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)3、 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)分為上位機(jī)程序和下位機(jī)程序兩個(gè)部分。上位機(jī)程序用C#編寫，采用事件觸發(fā)的方式便于用

13、戶操作，主要功能是向下位機(jī)發(fā)送各種命令，并接受下位機(jī)的返回信息以一定方式顯示出來。下位機(jī)程序用C語言編寫，主要包括各設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序以及與上位機(jī)通信的串口中斷程序。3.1上位機(jī)程序 上位機(jī)界面控制部分由上位機(jī)控制、LED控制、風(fēng)扇控制、溫度監(jiān)測和溫度曲線這五個(gè)部分組成。顯示部分包括當(dāng)前時(shí)間與定時(shí)時(shí)間的顯示、信息返回（下位機(jī)返回的信息）、曲線繪制三個(gè)部分。圖3-1 上位機(jī)整體框圖3.1.1上位機(jī)控制上位機(jī)控制部分總共有三個(gè)按鈕：打開端口、關(guān)閉端口和退出。 考慮到該上位機(jī)專用于本次設(shè)計(jì)的下位機(jī)，也是為了簡化設(shè)計(jì)，端口號(hào)、波特率、數(shù)據(jù)位等屬性都在窗口載入時(shí)固定下來，無法在程序運(yùn)行時(shí)進(jìn)行修改。圖3-2

14、上位機(jī)控制部分 “打開端口”即打開默認(rèn)端口。為防止打開端口時(shí)因?yàn)槎丝谔?hào)或其他原因出現(xiàn)的問題使得程序拋出異常，在“打開端口”按鈕的觸發(fā)事件中加入了try-catch語句?！瓣P(guān)閉端口”即關(guān)閉當(dāng)前打開的端口。當(dāng)端口未打開時(shí)該按鈕設(shè)置為不可用，只有當(dāng)有端口打開才可用?！巴顺觥奔搓P(guān)閉當(dāng)前窗體。3.1.2 LED控制 控制面板上的三個(gè)模式選擇按鈕對(duì)應(yīng)與上述的LED的三個(gè)工作模式。“關(guān)閉”按鈕即關(guān)閉LED。（模式一：以1s為周期進(jìn)行亮滅；模式二：以2s為周期進(jìn)行亮滅；模式三：常亮）圖3-3 LED控制部分該部分的標(biāo)志字符是a。該部分的四個(gè)按鈕在按下后都會(huì)先發(fā)送a使下位機(jī)對(duì)相應(yīng)的標(biāo)志位進(jìn)行置位復(fù)位操作。然后再

15、發(fā)送數(shù)字命令使下位機(jī)進(jìn)入不同的模式。最后彈出對(duì)話框，解釋對(duì)應(yīng)模式的具體功能。3.1.3風(fēng)扇控制 該部分由風(fēng)扇控制和時(shí)間顯示兩部分組成?？刂撇糠志哂锌刂骑L(fēng)扇開關(guān)、工作功率以及定時(shí)功能。時(shí)間顯示部分主要是服務(wù)于定時(shí)功能。該部分顯示當(dāng)前時(shí)間和定時(shí)時(shí)間，當(dāng)兩者相同時(shí)執(zhí)行定時(shí)設(shè)置的操作。若未使用定時(shí)功能，則不顯示定時(shí)時(shí)間。 圖3-4風(fēng)扇控制部分 圖3-5時(shí)間顯示部分為節(jié)省窗體面板空間以及便于用戶使用，該部分進(jìn)行了控件的層疊。具體如下： （1）定時(shí)時(shí)間選擇框在初始加載時(shí)不可見，字符“時(shí)分秒”不可見，“定時(shí)開”“定時(shí)關(guān)”按鈕不可見，“設(shè)置完成”按鈕不可見。 （2）單擊“定時(shí)設(shè)置”，“開”“關(guān)”按鈕不可見，定

16、時(shí)時(shí)間選擇框可見，字符“時(shí)分秒”可見，“定時(shí)設(shè)置”按鈕不可見，“定時(shí)開”“定時(shí)關(guān)”按鈕可見，并彈出對(duì)話框“請(qǐng)選擇定時(shí)開或定時(shí)關(guān)”。 a.單擊“定時(shí)開”，“定時(shí)開”“定時(shí)關(guān)”按鈕不可見，“設(shè)置完成”按鈕可見，彈出對(duì)話框“請(qǐng)?jiān)O(shè)置開啟時(shí)間和功率”。 b.單擊“定時(shí)關(guān)”，“定時(shí)開”“定時(shí)關(guān)”按鈕不可見，“設(shè)置完成”按鈕可見，彈出對(duì)話框“請(qǐng)?jiān)O(shè)置關(guān)閉時(shí)間”。 （3）單擊“設(shè)置完成”，“設(shè)置時(shí)間”可見，“開關(guān)控制”部分恢復(fù)原樣。 時(shí)分秒以及功率調(diào)節(jié)的下拉框選項(xiàng)都是在窗體載入時(shí)初始化的。 若不使用定時(shí)功能，則點(diǎn)擊“開”，設(shè)備按最大功率運(yùn)行，點(diǎn)擊“關(guān)”，設(shè)備關(guān)閉，點(diǎn)擊“設(shè)置功率”，設(shè)備按設(shè)定的功率運(yùn)行。該部分發(fā)

17、送的標(biāo)志字符是c。若使用定時(shí)功能，具體操作如上所述。設(shè)置完成后設(shè)置的時(shí)間會(huì)在“定時(shí)時(shí)間”后的TIME處顯示，并與當(dāng)前時(shí)間比較（當(dāng)前時(shí)間為系統(tǒng)時(shí)間，由timer1每秒刷新一次），當(dāng)兩者相等時(shí)timer控件會(huì)向下位機(jī)發(fā)送相應(yīng)的命令。3.1.4溫度監(jiān)測 該部分分為溫度檢測和溫度曲線兩個(gè)部分。第一部分可以設(shè)置溫度上下限以及查詢當(dāng)前溫度。當(dāng)溫度超過上限或下限時(shí)將發(fā)出相應(yīng)的警報(bào)。第二部分可以生成實(shí)時(shí)溫度曲線，用于直觀地顯示出溫度變化趨勢。圖3-6 溫度檢測 下拉框初始化與風(fēng)扇控制部分相同。 “溫限設(shè)置”按鈕用于向下位機(jī)發(fā)送溫限修改指令，即將下拉框中的溫度上限和溫度下限設(shè)置為下位機(jī)溫度的界限?！皽囟蕊@示”按

18、鈕用于向下位機(jī)發(fā)送實(shí)時(shí)溫度查詢請(qǐng)求。下位機(jī)返回的實(shí)時(shí)溫度信息將顯示在“信息返回”部分的文本框中?！皽叵拊O(shè)置”的標(biāo)志字符為b，“溫度顯示”的標(biāo)志字符為m。圖3-7 繪制溫度曲線“繪制曲線”用于繪制曲線，按下后啟動(dòng)timer2，每秒向下位機(jī)發(fā)送一次溫度采集請(qǐng)求，同時(shí)將數(shù)據(jù)讀取方式標(biāo)志位置位（為方便下位機(jī)返回的信息顯示在文本框中，上位機(jī)默認(rèn)使用字符方式讀取串口數(shù)據(jù)，當(dāng)需要繪制曲線時(shí)，要更改為使用字節(jié)方式讀取串口數(shù)據(jù)，讀取方式由數(shù)據(jù)讀取方式標(biāo)志位決定）。從串口讀取到的數(shù)據(jù)經(jīng)過相應(yīng)算法處理后生成溫度曲線圖像顯示在圖片框中。該圖片框也由timer2控制，每秒刷新一次。timer2溫度采集請(qǐng)求的標(biāo)志字符為t

19、?！巴Ｖ估L制”用于撤銷“繪制曲線”按鈕的操作。此時(shí)圖片框中顯示最后一次刷新出的圖片并保持。當(dāng)再次啟動(dòng)曲線繪制時(shí)圖片框清空重新繪制。3.2下位機(jī)程序下位機(jī)程序主要由以下幾個(gè)部分構(gòu)成：LED驅(qū)動(dòng)程序（因?yàn)轱L(fēng)扇與指示其功率大小的LED由同一個(gè)IO口控制，所以沒有專門的風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)程序）、DS18B20驅(qū)動(dòng)程序、PWM波生成程序、定時(shí)器設(shè)置程序、串口中斷服務(wù)程序。3.2.1主函數(shù)主函數(shù)完成各部分的初始化，完成風(fēng)扇功率的設(shè)置以及控制LED工作在不同的模式下，其余功能由各中斷函數(shù)完成。初始化設(shè)置風(fēng)扇功率是LED_model=1進(jìn)入模式一否是進(jìn)入模式二LED_model=2是否進(jìn)入模式三LED_model=3否

20、圖3-8 主函數(shù)流程圖3.2.2 LED顯示與LED相連的IO口設(shè)置為推挽輸出。LED的三種顯示模式均在主函數(shù)中完成，由標(biāo)志位LED_model控制。該標(biāo)志位由串口中斷服務(wù)程序根據(jù)上位機(jī)發(fā)送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行置位或復(fù)位。3.2.3串口通信串口波特率為9600，數(shù)據(jù)位8位，1位停止位，無奇偶校驗(yàn)位，無硬件數(shù)據(jù)流控制，采用收發(fā)模式。串口中斷服務(wù)程序主要包括兩個(gè)部分：（1）根據(jù)上位機(jī)發(fā)送的信息對(duì)標(biāo)志位進(jìn)行置位或復(fù)位；（2）根據(jù)設(shè)置的標(biāo)志位執(zhí)行相應(yīng)的操作。接受數(shù)據(jù)是LED_flag=1其余清零temp_trx=a否是temp_flag=1其余清零temp_trx=b是否fan_flag=1，fan_sen

21、d_flag=1其余清零temp_trx=c是否temp_show=1其余清零發(fā)送溫度temp_trx=m否是temp_draw=1其余清零temp_trx=t否結(jié)束圖3-8 標(biāo)志位置位復(fù)位接收數(shù)據(jù)是LED_flag=1設(shè)置LED工作模式否是fan_flag=1設(shè)置功率否是temp_flag=1設(shè)置溫度上下限否是temp_draw=1發(fā)送溫度否結(jié)束圖3-9 根據(jù)標(biāo)志位執(zhí)行操作串口中斷服務(wù)程序調(diào)用相當(dāng)頻繁。（1） 該程序讀取上位機(jī)發(fā)送過來的標(biāo)志信息，對(duì)各標(biāo)志位進(jìn)行置位或復(fù)位操作，再根據(jù)上位機(jī)發(fā)送過來的數(shù)字信息修改相應(yīng)的變量。（2） 該程序根據(jù)上位機(jī)發(fā)送過來的命令給出響應(yīng)信息，根據(jù)上位機(jī)的要求返回

22、對(duì)應(yīng)的信息（例如溫度值）。以下為各標(biāo)志位以及部分變量的解釋：temp_trx:下位機(jī)從緩沖區(qū)讀取到的上位機(jī)數(shù)據(jù)。 LED_model:LED模式，不同取值會(huì)使LED進(jìn)入不同狀態(tài)。取值1到3表示三種工作模式，取值4表示熄滅。 fan_rate:風(fēng)扇功率。例如該變量取值50，則風(fēng)扇以50%的功率工作。 temp_show:溫度顯示標(biāo)志，該標(biāo)志位置位表示下位機(jī)接收到上位機(jī)采集單個(gè)溫度值的請(qǐng)求。 LED_flag:LED控制信息標(biāo)識(shí)，當(dāng)下位機(jī)接收到LED控制字符時(shí)該標(biāo)志位置位，表示上位機(jī)接下來發(fā)送的數(shù)據(jù)是用于對(duì)與LED相關(guān)的變量操作。 temp_flag:溫度控制信息標(biāo)識(shí)，當(dāng)下位機(jī)接收到溫度上下限控制

23、字符時(shí)該標(biāo)志位置位，表示上位機(jī)接下來發(fā)送的數(shù)據(jù)是用于對(duì)溫度上下限的修改。 fan_flag:風(fēng)扇控制信息標(biāo)識(shí)，當(dāng)下位機(jī)接收到風(fēng)扇控制字符時(shí)該標(biāo)志位置位，表示上位機(jī)接下來發(fā)送的數(shù)據(jù)是用于對(duì)風(fēng)扇功率的修改。 fan_send_flag:用于屏蔽標(biāo)志字符，該位用于識(shí)別數(shù)據(jù)是控制字符還是實(shí)際控制信息。 temp_send_flag:用于分辨上下限或標(biāo)志字符，當(dāng)該位為0時(shí)表示目前數(shù)據(jù)為標(biāo)志位，不予處理；當(dāng)該位為1時(shí)表示目前數(shù)據(jù)是用于溫度上限修改；當(dāng)該位為2是表示目前數(shù)據(jù)是用于溫度下限修改。 temp_draw:實(shí)時(shí)溫度連續(xù)發(fā)送的標(biāo)志，當(dāng)上位機(jī)timer2控件工作時(shí)每次發(fā)送控制字符改為置位，并返回實(shí)時(shí)溫度

24、值，最后復(fù)位。3.2.4定時(shí)器設(shè)置定時(shí)器以1s的周期采集溫度并更新存儲(chǔ)的溫度值，同時(shí)檢測當(dāng)前溫度是否超出溫度上限或溫度下限，如果超出，向上位機(jī)發(fā)出警告。采集溫度是發(fā)出警報(bào)溫度過高溫度超出上限否是發(fā)出警報(bào)溫度過低溫度超出下限否結(jié)束圖3-10 定時(shí)中斷處理程序3.2.5 PWM輸出使用定時(shí)器1的通道1輸出PWM波。輸入輸出模式為復(fù)用推挽輸出。PWM波的占空比由串口中斷處理程序根據(jù)上位機(jī)的命令修改。3.2.6 DS18B20設(shè)置該子程序包含若干子函數(shù)，用于驅(qū)動(dòng)DS18B20獲取當(dāng)前溫度。DS18B20數(shù)據(jù)線定義為DQ。 DQ=1，稍作延時(shí)DQ=0，讀一位DQ=0，寫一位DQ=0，延時(shí)大于480usD

25、Q=1DQ=1否否DQ=1，稍作延時(shí)讀滿8位寫滿8位是是圖3-9初始化函數(shù)流程圖返回返回圖3-11寫字節(jié)函數(shù)流程圖圖3-10讀字節(jié)函數(shù)流程圖 初始化DS18B20啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換讀取溫度寄存器數(shù)值轉(zhuǎn)換返回圖3-12讀取溫度函數(shù)流程圖4、 總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)是我第一次將C#和ARM架構(gòu)的單片機(jī)用于實(shí)際項(xiàng)目中。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中也遇到了許多問題。以下是對(duì)于一些問題的總結(jié)：（1）問題：定時(shí)器中斷的初始化放在PWM輸出的初始化之前則PWM波無法正常輸出 解決辦法：調(diào)換語句位置（2） 問題：當(dāng)指示風(fēng)扇功率的LED功率最大時(shí)風(fēng)扇功率最小 解決辦法：在控制信號(hào)接入風(fēng)扇控制端前加上反向器。由于LED為共陽連接，當(dāng)單片

26、機(jī)控制端輸出低電平時(shí)LED工作，然而此時(shí)控制電路的三極管導(dǎo)通，MOS柵極電壓較低，無法導(dǎo)通，風(fēng)扇不工作。（3）問題：上位機(jī)定時(shí)設(shè)置返回后無法讀取設(shè)定值 解決辦法：根據(jù)存儲(chǔ)在字符串中的時(shí)間信息進(jìn)行處理（4）問題：上位機(jī)定時(shí)時(shí)間顯示不正常，年月日變化長度變化 解決辦法：先獲取系統(tǒng)時(shí)間日期的長度，再根據(jù)這個(gè)長度來截取字符串（5）問題：上位機(jī)實(shí)時(shí)溫度數(shù)組無法正常刷新 解決辦法：每次接收到溫度值并刷新數(shù)組后將緩沖區(qū)清空（6）問題：上位機(jī)定時(shí)功能有時(shí)無法實(shí)現(xiàn) 解決辦法：更改定時(shí)時(shí)間選擇下拉框初始化程序。為了美觀，當(dāng)時(shí)間選擇為個(gè)位數(shù)時(shí)默認(rèn)在前面加上“0”，但由于系統(tǒng)時(shí)間的小時(shí)位為個(gè)位時(shí)不會(huì)自動(dòng)補(bǔ)“0”，因此

27、當(dāng)系統(tǒng)時(shí)間的小時(shí)為09時(shí)無法正常完成比較，因此定時(shí)功能無法實(shí)現(xiàn)。（7） 問題：WIFI模塊無法正常完成數(shù)據(jù)透傳 解決辦法：設(shè)為AP模式的模塊與下位機(jī)相連，設(shè)為STA模式的模塊與上位機(jī)相連。（8） 問題：PWM波輸出IO口最低電平2.2V風(fēng)扇無法工作 解決辦法：將上位機(jī)送來的功率值乘三作為PWM波占空比。PWM輸出在初始設(shè)置時(shí)占空比值為0300，而上位機(jī)送來的功率值只是0100，乘三后才能對(duì)應(yīng)。在之前的設(shè)計(jì)中，我一直使用現(xiàn)成的通用上位機(jī)軟件，只能通過文本框?qū)⒑唵蔚臄?shù)字或字符命令發(fā)送給下位機(jī)并顯示下位機(jī)的返回信息。在自己動(dòng)手編寫上位機(jī)軟件之后，我對(duì)這一工具有了新的認(rèn)識(shí)，思維也得到了開闊。上位機(jī)軟件不僅可以發(fā)送命令，接受顯示信息，還能輔助下位機(jī)完成一定的工作。例如在本設(shè)計(jì)中，對(duì)于實(shí)時(shí)溫度的采集，我采用的是上位機(jī)軟件中的timer控件，而不是下位機(jī)的定時(shí)器。這樣既可以減輕下位機(jī)的負(fù)擔(dān)，也省去了下位機(jī)定時(shí)器復(fù)雜配置的步驟。相比較之前一直使用51單片機(jī)而言，這次使用STM32也